CityEngine
一些背景资料
哥德堡是瑞典第二大城市，北欧国家第五大城市，也是西约塔兰郡的首府。它位于瑞典西海岸的卡特加特，市内人口约为 570,000，大都市区约有 100 万居民。
挑战以及如何应对
我想我们大多数人现在至少听说过“智慧城市”这个词，但它到底是什么，为什么被誉为城市规划的未来？
随着地球人口每年以约 1% 的速度增长，城市及其支持性生态系统解决生活方式（例如确保有足够的住房并且价格合理）、交通（例如应对人口涌入的基础设施）至关重要)、能源解决方案、公共卫生、生活质量和经济增长（仅举几例）。
除此之外，作为一个全球社会，我们还面临着其他挑战，例如最近的 COVID-19 危机或干旱、地震活动或海平面上升等形式的气候变化影响。
那么我们该如何应对这些挑战呢？
对此的一个答案是建立一个城市和/或其周边环境的数字孪生，以便分析历史或实时数据并研究潜在未来情景的模拟。
这正是哥德堡决定在 2021 年之前发布哥德堡数字版本的目标。
为什么是数字双胞胎？
重要的是要知道，数字孪生不仅仅是物理资产的视觉副本（即作为场景图层的 3D 城市模型）。
为了真正有用，数字孪生还需要准确地使用和表示与其相关的所有信息。
因此，数字孪生可用于许多不同的事情：
- 历史数据可用于查看、分析和了解城市及其运作方式。一个示例是随ArcGIS Urban提供的 Living Atlas 指标。
- 实时数据可用于调节或控制城市（例如交通流量、人员和污染）。作为一个社会，我们正在数字化进步（迅速！），我们从未像现在这样紧密相连。有无数的技术，比如智能手机（我们都有）和第四次工业革命（工业 4.0），其中包括工业物联网 (IIoT) 及其传感器、RFID 和云服务。
- 模拟或场景数据可用于预测未来（回答一堆“假设”问题）。数字孪生可用于研究阴影影响、训练自动驾驶车辆或模拟洪水位场景，如上面视频中的示例所示。
“虚拟哥德堡”将整合生态、经济和社会可持续数据，并作为规划、监控和维护的平台，以及作为创新的开放试验台。
那么从技术上讲，这是如何工作的呢？
瑞典西部投资 1000 万欧元用于数字双胞胎技术，贡献来自私营、公共和学术部门。
查尔姆斯大学对使用 Epic Games 的虚幻引擎创建数字孪生模型很感兴趣，而哥德堡市是这项研究的理想基地。
首先，要开始，我们需要大量数据，因此当然需要收集这些数据。
数据分散在整个城市，并且来自各种来源。有些组织有道路，有些组织有红绿灯，有些数据甚至还不存在。
例如，没有涵盖屋顶材料的数据库，因此对于“虚拟哥德堡”项目，该数据集是使用正交图像和一个 AI 构建的，该 AI 查看所有不同的屋顶并计算可以使用哪种材料在视觉上代表他们。
下一步是将数据处理到可以控制的数据库中。
然后将该数据集带入CityEngine以按程序生成城市。
希望你们大多数人现在都知道，CityEngine 模型的生成可以通过参数和属性来控制，例如：楼层数、建筑物的窗户类型、建造年份等，所以如果你有一个包含这些类型的数据集参数，那么这可以在 CityEngine 中建模。
在 CityEngine 中生成这些模型后，它们将被导入 Epic Games 的虚幻引擎 (UE4)。在 UE4 中，您可以添加碰撞框、不同细节级别 (LOD) 等，这些对于将所有内容组合在一起以实时创建城市的虚拟版本是必要的。然后可以将其作为应用程序运行，进而允许将新类型的数据输入模型。
这一切怎么可能管理？
哥德堡市的数字双胞胎占地 700 平方公里——这通常是一个相当大的区域！为了使其易于管理，“Virtual Gothenburg”基本上将地图分割成一个网格（使用虚幻引擎的“World Composition”），这样你最终会得到一大堆尺寸为 1km x 1km 的图块。
您在上图中看到的彩色瓦片图像是“语义瓦片分割”。
正是因为这些颜色可以被分割，所以这个纹理可以包含数千个数据点。
让我们看一个具体的例子。
在此示例中，可以定义某种绿色对应于可以种植蓝莓的区域，而较浅的绿色则突出了蘑菇可能茁壮成长的区域。
分割这些颜色是一回事，但如果没有数据支持，这一切都是毫无用处的——我们需要可以归因于这种特定绿色色调的实际数据（这意味着一个包含哥德堡蘑菇和蓝莓位置的数据库）对于这种纹理内的蓝莓或蘑菇，我们可以驱动环境。
如前所述，我们在这里谈论的是一个面积为 700 平方公里的区域，所以这不仅是一个很大的表面，而且“虚拟哥德堡”也需要在不同的细节层次上工作……所以，整个项目是一项艰巨的任务.
然而，这一切的症结在于，像这样的项目可以（并且将会！）对城市的可持续性和弹性产生巨大影响，不仅是现在，而且也许更重要的是，在未来帮助我们为即将发生的事情做好准备来。
